ch3二极管及其基本电路

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1、3二极管及其基本电路3.1半导体的基本知识3.3半导体二极管3.4二极管基本电路及其分析方法3.5特殊二极管3.2PN结的形成及特性3.1半导体的基本知识3.1.1半导体材料3.1.2半导体的共价键结构3.1.3本征半导体3.1.4杂质半导体3.1.1半导体材料根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。3.1.2半导体的共价键结构硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构3.1.3本征半导体完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征半导体。晶体中原子的排列方式硅单晶中的共价健结构共价健共价键中的两个电子，

2、称为价电子。SiSiSiSi价电子绝对零度时，本征半导体的价电子被共价键束缚，无载流子，不导电，相当于绝缘体。SiSiSiSi价电子价电子在获得一定能量（温度升高或受光照）后，即可挣脱原子核的束缚，成为自由电子（带负电），同时共价键中留下一个空位，称为空穴（带正电）。本征半导体的导电机理空穴温度愈高，产生的电子-空穴愈多。自由电子本征激发----由于温度升高，产生电子-空穴对的现象复合---自由电子会被空穴吸引，填补回去而成对消失。温度一定时，电子空穴的数量是常数当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流(1)自由电子逆着电场运动电子电流(2)价电子递补

3、空穴，空穴沿着电场移动空穴电流(3)电子和空穴都可以产生电流：通称为载流子注意：温度愈高，载流子的数目愈多,导电性能也就愈好。所以，温度对本征半导体器件性能影响很大。3.1.4杂质半导体掺入五价元素SiSiSiSip+多余电子磷原子在常温下即可变为自由电子失去一个电子变为正离子在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）,形成杂质半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。1.N型半导体N型半导体表示为：掺入三价元素SiSiSiSi在P型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。B–硼原子接受一个电子变为负离子空穴无论N型或P型半导体都是中性的

4、，对外不显电性。2.P型半导体P型半导体表示为：1.在杂质半导体中多子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。2.在杂质半导体中少子的数量与（a.掺杂浓度、b.温度）有关。3.当温度升高时，少子的数量（a.减少、b.不变、c.增多）。abc4.在外加电压的作用下，P型半导体中的电流主要是，N型半导体中的电流主要是。（a.电子电流、b.空穴电流）ba本征半导体、杂质半导体本节中的有关概念自由电子、空穴N型半导体、P型半导体多数载流子、少数载流子.本征激发、复合3.2PN结的形成及特性3.2.2PN结的形成3.2.3PN结的单向导电性3.2.4PN结的反向击穿3.2.5

5、PN结的电容效应3.2.1载流子的漂移与扩散3.2.1载流子的漂移与扩散漂移：在电场作用引起载流子的定向运动称为漂移运动。产生的电流称为漂移电流。电流方向为正电荷移动的方向，大小与电场成正比。扩散：由载流子浓度差引起载流子的定向运动称为扩散运动。产生的电流称为扩散电流。电流的方向为由浓度梯度高指向浓度梯度低，大小与浓度梯度成正比。3.2.2PN结的形成多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度

6、固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区对于P型半导体和N型半导体结合面，离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层，或阻挡层（阻止扩散运动）等。3.2.3PN结的单向导电性1.PN结加正向电压（正向偏置）PN结变窄P接正、N接负外电场IF内电场被削弱，多子的扩散加强，形成较大的扩散电流。PN结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。内电场PN－－－－－－－－－－－－－－－－－－+++++++++++++++++++–

7、2.PN结加反向电压（反向偏置）外电场P接负、N接正内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－–+PN结变宽外电场内电场被加强，少子的漂移加强，由于少子数量很少，形成很小的反向电流。IRP接负、N接正温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。–+PN结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小，反向电阻较大，PN结处于截止状态。内电场PN+++－－－－－－+++++++++－－－－－－－－－++++++－－－PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；简称正偏。PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移